Сотрудники лаборатории нелинейной оптики волновых систем НГУ Стефан Вабниц и Олег Сидельников совместно с коллегами из университетов Брешиа и Сапиенца (Италия) опубликовали статью «Conditions for walk-off soliton generation in a multimode fiber» в журнале Communications Physics, входящем в группу журналов Nature.
В работе продемонстрированы новые свойства солитонов в многомодовых оптических волокнах с градиентным профилем показателя преломления.
Солитон – это структурно устойчивая уединенная волна, распространяющаяся в нелинейной среде, которая ведет себя подобно частицам.
Впервые в рамках физического эксперимента было показано, что многомодовые солитоны не имеют периодическую природу, как предсказывает теория, а напротив, эти импульсы спонтанно переходят в одномодовые формы волны, т. е. распространяются в основной моде волокна.
На рисунке представлен пространственно-временной солитон, распространяющийся по многомодовому оптическому волокну с градиентным профилем показателя преломления. Солитон состоит из трех радиально симметричных мод. На рисунке также показаны форма импульсов пространственных мод во временной (a) и в спектральной (b) областях.
Еще одним неожиданным наблюдением оказалось то, что по мере распространения солитоны приобретают фиксированную временную длительность, которая зависит исключительно от длины волны светового излучения, подаваемого на вход в оптическое волокно. Характерная продолжительность таких световых импульсов на стандартных длинах волн линий связи оказалась чрезвычайно малой, от 100 до 200 фемтосекунд, и почти не зависит от длительности исходного лазерного импульса.
Проведенное исследование открывает возможность создания солитонного варианта технологии пространственного разделения каналов на основе групп мод с разными скоростями, в котором каждый канал передает определенное количество информации через распространение одиночного пространственно-временного солитона, характеризующегося высокой световой мощностью и высокой устойчивостью. Кроме того, использование солитонов фиксированной длительности позволит создавать особенно стабильные многомодовые волоконные лазеры, благодаря естественной предрасположенности светового импульса принимать определенную временную длительность.
–
Данная работа проясняет роль пространственно-временных солитонов в многомодовом волокне и вносит свой вклад в исследовательские усилия по разработке новых методов оптической передачи данных, которые могут привести к увеличению пропускной способности волоконно-оптических линий связи, – поделился итогами исследования
Стефан Вабниц.
